阅读说明：本技术 2-乙基-2,3-环氧丁醛及其制造方法 (2-ethyl-2, 3-epoxy butyraldehyde and preparation method thereof ) 是由 川岛正敏 于 2019-03-20 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种被认为是在有机合成化学中有用的合成砌块的2-乙基-2,3-环氧丁醛及其制造方法。在碱的存在下,使过氧化氢与2-乙基巴豆醛反应,而制成由式(1)所表示的2-乙基-2,3-环氧丁醛。在所述反应中,也可添加表面活性剂。<Image he="318" wi="285" file="DDA0002609431540000011.GIF" imgContent="drawing" imgFormat="GIF" orientation="portrait" inline="no"></Image>(The present invention provides 2-ethyl-2, 3-epoxybutanal which is considered to be a synthetic building block useful in organic synthetic chemistry and a method for producing the same. Reacting hydrogen peroxide with 2-ethylcrotonaldehyde in the presence of a base to produce 2-ethyl-2, 3-epoxybutyraldehyde represented by the formula (1). In the reaction, a surfactant may also be added.)

2-乙基-2，3-环氧丁醛及其制造方法

技术领域

本发明为一种2-乙基-2，3-环氧丁醛及其制造方法。

背景技术

自古至今不断进行α，β-不饱和醛的环氧化，例如，作为丙烯醛或甲基丙烯醛的环氧化，已知有在碱条件下使过氧化氢水发挥作用的方法(非专利文献1)等；作为巴豆醛的环氧化，已知有在碱条件下，使聚乙烯基吡咯烷酮担载的过氧化氢反应的方法(非专利文献2)等；作为2-己醛的环氧化，已知有在固体碱催化剂与表面活性剂的存在下使过氧化氢反应的方法等(非专利文献3、非专利文献4、非专利文献5、非专利文献6)；作为2-乙基-2-己醛的环氧化，已知有使次氯酸钠发挥作用的方法(非专利文献7)等，但顺芷醛(tiglicaldehyde)的环氧化物并非通过顺芷醛的环氧化来合成，而是通过在相应的烯丙醇的环氧化之后进行羟基的氧化(非专利文献8)等来合成。但是，2-乙基巴豆醛的环氧化物即2-乙基-2，3-环氧丁醛至今尚未合成。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：化学学会会刊(J.Chem.Soc.)，81，4901(1959).

非专利文献2：韩国化学学会公报(Bull.Korean Chem.Soc.)，27，1674(2006).

非专利文献3：日本石油学会志(J.Japan Petrol.Inst.)，53，246(2010).

非专利文献4：化学中间体研究(Res.Chem.Intermed.)，37，975(2011).

非专利文献5：催化学报(J.Catal)，205，332(2002).

非专利文献6：应用化学国际版(Angew.Chem.Int.Ed.)，36，2661(1997).

非专利文献7：瑞士化学学报(Helv.Chim.Acta)，41，614(1958).

非专利文献8：四面体快报(Tetrahedron Lett.)，29，711(1988).

发明内容

发明所要解决的问题

现有技术中所获得的α，β-不饱和醛的环氧化物中的环氧环或甲酰基等官能基与本发明的2-乙基-2，3-环氧丁醛的官能基相同，但由于烷基取代基的碳数不同，故无法代用。本发明的课题为提供一种被认为是在有机合成化学中有用的合成砌块(buildingblock)的2-乙基-2，3-环氧丁醛。

解决问题的技术手段

现有技术中，当α，β-不饱和醛在水中的溶解度大时，利用过氧化氢水的环氧化容易进行，当α，β-不饱和醛在水中的溶解度小时，有使用其他方法的倾向。代表性的α，β-不饱和醛在水100ml中的溶解度如下所述：丙烯醛21.3g、巴豆醛15g、甲基丙烯醛6g、顺芷醛2.5g、2-己醛0.53g、2-乙基巴豆醛0.47g、2-乙基-2-己醛0.07g。本发明人发现：不使用固体碱催化剂而在通常的碱存在下，使用表面活性剂或者将水作为溶剂来进行稀释，由此利用过氧化氢水使在水中的溶解度比2-己醛更小的2-乙基巴豆醛环氧化，获得2-乙基-2，3-环氧丁醛，从而完成了本发明。

发明的效果

根据本发明，可将作为乙醛与丁醛的交叉羟醛缩合(cross aldol condensation)的产物之一的2-乙基巴豆醛有效地用作原料，可制造、提供一种被认为对于各种化合物的制造而言有用的2-乙基-2，3-环氧丁醛。

具体实施方式

本发明包含以下的[1]项～[3]项。

[1]一种2-乙基-2，3-环氧丁醛，由式(1)表示。

[2]一种2-乙基-2，3-环氧丁醛的制造方法，其是制造制造根据[1]项所述的2-乙基-2，3-环氧丁醛的方法，且在碱存在下，使过氧化氢与2-乙基巴豆醛反应。

[3]根据[2]项所述的2-乙基-2，3-环氧丁醛的制造方法，其中添加表面活性剂。

作用于2-乙基巴豆醛的过氧化氢水的浓度优选为10wt％～50wt％，进而优选为25wt％～35wt％。相对于2-乙基巴豆醛的过氧化氢的量优选为1当量～3当量，进而优选为1当量～2当量。反应温度通常为0℃～60℃，优选为0℃～30℃，进而优选为0℃～20℃。

作为碱，优选为氢氧化钠、氢氧化钾、或者氢氧化锂，进而优选为氢氧化钠。通常以水溶液的形式使用，其浓度优选为10wt％～50wt％，进而优选为20wt％～50wt％。可以这些碱金属氢氧化物的醇溶液的形式使用，或以粉体的形式或者以醇溶液的形式使用醇钠、醇钾、或者醇锂。作为醇溶液、或用于醇盐的醇，可优选地列举：甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇、丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、辛醇、2-乙基己醇等，进而优选为甲醇或者乙醇。

碱金属氢氧化物或碱金属醇盐的相对于2-乙基巴豆醛的使用量通常为0.01当量～1当量，优选为0.1当量～0.5当量，进而优选为0.2当量～0.4当量。若伴随着反应的进行而碱浓度降低，则反应速度变慢，故也可视需要进行追加。

本反应为两层体系的反应，故若使用表面活性剂则反应变快，而优选。另外，为了避免急剧发热所致的危险性或提高转化率，可使用表面活性剂，使其作为相关转移催化剂发挥功能，由此使反应顺利地开始，并且使反应确实地结束，故优选。作为所添加的表面活性剂，可优选地使用：脂肪酸钠、单烷基硫酸盐、烷基聚氧乙烯硫酸盐、烷基苯磺酸盐、单烷基磷酸盐等阴离子表面活性剂、或四级铵盐、吡啶盐等阳离子表面活性剂；以及聚醚等非离子表面活性剂，可进而优选地使用：单烷基硫酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基吡啶盐。具体而言，可列举：十二烷基硫酸钠、4-十二烷基苯磺酸钠、氯化十二烷基吡啶鎓、氯化十六烷基吡啶鎓等。

关于表面活性剂的量，以催化剂量使用可获得效果，相对于2-乙基巴豆醛而通常为0.01摩尔％～10摩尔％，优选为0.1摩尔％～1摩尔％。

作为反应溶剂，只要为不与过氧化氢或碱进行反应的有机溶剂则可使用，但无需特别使用。另外，也可将水作为溶剂，但由于2-乙基-2，3-环氧丁醛为水溶性，故当需要以无水的状态离析目标物时，优选为不使用水。

作为加入反应原料的顺序，并无特别限定，可使用以下方法的任一种：(1)向2-乙基巴豆醛、表面活性剂及过氧化氢的混合物中添加碱的方法；(2)向过氧化氢、碱及表面活性剂的混合物中滴加2-乙基巴豆醛的方法；(3)向2-乙基巴豆醛、碱及表面活性剂的混合物中滴加过氧化氢的方法，但(2)及(3)的方法容易控制反应热，可特别优选地使用(3)的方法。

反应后，未反应的过氧化氢残留于水层侧，因此通过将其分离来去除，但当要更确实地去除时，可使用如下的作为去除过氧化氢的方法而已知的各种方法：利用饱和食盐水进行清洗；并用碳酸氢钠等且在维持中性的状态下利用亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠等还原剂进行分解；利用过氧化氢酶、二氧化锰、活性碳等进行分解等。

实施例

接着，通过实施例来更详细地对本发明进行说明，但本发明并不受这些示例的任何限定。

对于产物，利用气相色谱法进行分析，并以面积百分率算出组成比。测定条件如下。

气相色谱(gas chromatography，GC)装置：岛津制作所GC-2014

管柱：安捷伦(Agilent)J&W GC管柱 DB-1ms(L60m×φ0.250mm、D：0.25μm)

管柱温度：50℃(保持5分钟)→10℃/min→250℃(保持5分钟)

进样温度：280℃

载体气体：纯氦气G1

检测器：氢火焰离子化检测器(火焰离子化检测器(flame ionization detector，FID))

气相色谱-质谱(gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS)装置：岛津制作所GC-2010、GCMS-TQ8040

管柱：安捷伦(Agilent)J&W GC管柱 DB-5ms(L30m×φ0.250mm、D：0.25μm)

管柱温度：50℃→10℃/min→250℃(保持10分钟)

进样温度：250℃

载体气体：纯氦气G1

GC检测器：氢火焰离子化检测器(FID)

GC检测器温度：320℃

离子源：电子轰击(electron impact，EI)

离子源温度：200℃

接口温度：230℃

测定模式：Q3扫描

m/e：30～500

<实施例1>

在氮气环境下，向2-乙基巴豆醛(GC纯度90％，反式/顺式(trans/cis)＝93/7，1.0g)中加入对十二烷基苯磺酸钠(3.6mg)，并进行冰浴冷却，加入30wt％过氧化氢水(1.0ml)。继而，一面剧烈搅拌，一面以内温不超过10℃的速度滴加50wt％氢氧化钠水溶液(0.2ml)。在冰水冷却下搅拌30分钟后，进行取样，利用GC进行分析，结果以转化率100％、选择率97％、非对映体比(diastereomeric ratio)62/38获得主产物。以不超过10℃的方式逐次少量地加入亚硫酸氢钠的粉体及碳酸氢钠的粉体，在维持中性的同时分解过剩的过氧化氢。根据加以静置并分离所得的油状物质的氢谱核磁共振(¹H-nuclear magneticresonance，¹H-NMR)及GC-MS，确认为2-乙基-2，3-环氧丁醛。

¹H-NMR(500MHz，CDCl₃)δ9.44(s，0.39H)，8.86(s，0.61)，3.30(q，J＝5.5Hz，0.61H)，3.23(q，J＝6.0Hz，0.39H)，1.93～2.04(m，0.78H)，1.60～1.68(m，1.22H)，1.47(d，J＝6.0Hz，1.17H)，1.44(d，J＝5.5Hz，1.83H))，1.04(t，J＝7.5Hz，1.83H)，0.96(t，J＝7.5Hz，1.17H).

GC-MS：m/e＝114.

<实施例2>

在氮气环境下，将2-乙基巴豆醛(GC纯度90％，trans/cis＝93/7，1.0g)与水(10ml)的混合物进行冰浴冷却，并加入30wt％过氧化氢水(1.0ml)。继而，一面剧烈搅拌，一面以内温不超过20℃的速度滴加20wt％氢氧化钠水溶液(0.84ml)，然后进行取样，利用GC进行分析，结果确认到以转化率99％、选择率93％、非对映体比64/36生成了2-乙基-2，3-环氧丁醛。

<实施例3>

在氮气环境下，将2-乙基巴豆醛(GC纯度90％，trans/cis＝93/7，1.0g)进行冰浴冷却，并加入30wt％过氧化氢水(1.0ml)。继而，一面剧烈搅拌，一面以内温不超过10℃的速度滴加50wt％氢氧化钠水溶液(0.27ml)。10分钟后，内温自3℃迅速上升至25℃，故暂时停止搅拌。其后，内温成为10℃后，再次开始搅拌，30分钟后进行采样，利用GC进行分析，结果确认到以转化率57％、选择率91％、非对映体比65/35生成了2-乙基-2，3-环氧丁醛。

<实施例4>

在氮气环境下，将30wt％过氧化氢(3.8ml)进行冰浴冷却，并加入50wt％氢氧化钠水溶液(0.16ml)及对十二烷基苯磺酸钠(21mg)。继而，以内温不超过7℃的方式历时10分钟滴加2-乙基巴豆醛(GC纯度90％，trans/cis＝93/7，3.0g)。在冰浴冷却下搅拌4小时后，加入氯化钠(1.0g)，搅拌5分钟后，进行静置，分离了作为有机层的2-乙基-2，3-环氧丁醛(3.6g)。转化率为93％，选择率为94％，非对映体比为65/35。

<实施例5>

在氮气环境下，将对十二烷基苯磺酸钠(36mg)与2-乙基巴豆醛(GC纯度90％，trans/cis＝93/7，10g)的混合物进行冰浴冷却，并加入10wt％氢氧化钠水溶液(3.7ml)。继而，以维持内温10℃左右的方式历时42分钟滴加30wt％过氧化氢水(12.5ml)。在冰浴冷却下搅拌16小时后，加入源自牛肝脏的过氧化氢酶26mg并搅拌30分钟。继而，加入氯化钠4g并进行搅拌后加以静置，利用过滤器进行过滤后，分离了作为油层的2-乙基-2，3-环氧丁醛(10.3g)。转化率为93％，选择率为95％，非对映体比为65/35。

产业上的可利用性

根据本发明，通过使2-乙基-2，3-环氧丁醛的环氧环或者甲酰基分别进行固有的反应，可有效地用作有机合成化学中有用的合成砌块。